Разработка модели триггерного устройства на базе микросхем типа К564 с последующим использованием выходов (стр. 3 из 4)
P-CADAutorouters предназначен для автоматической трассировки проводников ПП. Включает два автотрассировщика: программу QuickRoute для проектирования рисунка ПП не очень сложных электрических схем и бессеточный трассировщик Shape-RasedRouter, предназначенный для проектирования многослойных ПП с высокой плотностью расположения ЭРЭ.
SymbolEditor — редактор символов элементов (файлы с расширением .sym). Предназначен для создания условных графических обозначений символов ЭРЭ электрических схем.
PatternEditor — редактор посадочных мест (файлы с расширением .pat). Предназначен для разработки посадочных мест для конструктивных ЭРЭ на ПП.
Создание условно-графического обозначения элементов
Создание условно-графического обозначения элементов производится в соответствие с ГОСТ. Для автоматизации данного этапа разработки используется редактор SymbolEditor, входящий в пакет программ P-Cad 2002.
Для реализации спроектированного триггера были созданы следующие компоненты:
- 6ИЛИ – для К564ЛН3:
Рис 3. УГО элемента К564ЛН3.
- 2И-НЕ – для К564ЛА7:
Рис 4. УГО элемента К564ЛА7.
- 3И-НЕ для К564ЛА9:
Рис 5. УГО элемента К564ЛА9.
- 4И-НЕ для К564ЛА8:
Рис 6. УГО элемента К564ЛА8.
- 6НЕ для К564ЛН2:
Рис 7. УГО элемента К564ЛН2.
Разработка посадочного места элемента
Графический редактор P-CADPatternEditorимеет набор команд, позволяющих создавать и редактировать посадочные места для установки ЭРЭ на печатных платах. Программа работает с файлами отдельных посадочных мест (.pat) и библиотек (.lib).
Посадочное место (ПМ) — это комплект конструктивных элементов печатной платы, предназначенный для монтажа отдельного ЭРЭ. В него входят в различных сочетаниях контактные площадки (КП), металлизированные отверстия, печатные проводники на наружных слоях и гладкие крепежные отверстия. Кроме этого ПМ может включать в себя параметры защитной и паяльной масок, элементы маркировки и графические элементы сборочного чертежа.
Каждый из этих элементов должен располагаться в специальном слое. Для этого в PatternEditor предусмотрена возможность смены текущего слоя печатной платы. На этом этапе были созданы посадочные места для микросхем К564 со штыревыми выводами. Посадочные места для микросхем имеют следующий вид:
Рис 8. Пример штыревого посадочного места.
Создание библиотеки компонентов
При проектировании печатных плат необходимы сведения о схемных образах ЭРЭ и посадочных местах для них. Программы размещения и трассировки должны иметь информацию о соответствии каждого конкретного вывода условного графического обозначения выводу в корпусе элемента. В версии P-CAD 2001 эта работа выполняется автоматически программой LibraryExecutive(Администратор библиотек). Для этого соответствующие данные заносятся в так называемые упаковочные таблицы, указывающие основные характеристики используемых ЭРЭ. В программе предусмотрены эффективные приемы работы, аналогичные приемам программных продуктов MicrosoftOffice. Эта программа не является графическим редактором. Она лишь сводит введенную ранее графическую информацию в единую систему — библиотечный элемент, в котором сочетаются несколько образов представления элемента: образ на схеме, посадочное место и упаковочная информация.
Для создания нового компонента необходимо запустить программу и выполнить команду Component New, а затем выбрать нужную библиотеку, в которую ранее были записаны УГО и ПМ. В появившемся окне необходимо указать всю требуемую информацию по создаваемому компоненту. Далее нужно выбрать посадочное место для создаваемого компонента и указать УГО, которое будет использоваться для обозначения на схемах вентилей данного компонента. Кнопки «Pins View», «Pattern View» и «Symbol View» используются для открытия окон редактирования соответствующих параметров компонентов. Число вентилей в данной микросхеме указывается в поле «NumberofGates», а префикс нумерации компонента – в поле «RefdesPrefix». Для создания таблицы выводов «Pins View» необходимо заполнить таблицу информацией, взятой из технической документации для текущего компонента.
Расшифровка таблицы:
1. В столбцы Pad# (номера контактных площадок корпуса компонента) и Pin Des (позиционные номера выводов компонентов на схеме) вносится одна и та же информация о порядке их нумерации.
2. В столбце Sym Pin# указывается номер вывода символа в соответствующей секции символа компонента.
3. В столбец Pin Name вводят имена выводов в каждой секции.
4. В столбцы Gate Eq и Pin Eq вводят данные о логической эквивалентности секций и выводов соответственно.
5. В столбце Gate # указывается номер секции (вентиля), в которую назначен вывод символа.
6. В столбце Elec Type указывается тип вывода, используемый при поиске ошибок в схемах электрических принципиальных:
· Unknown — вывод, не имеющий определенного типа;
· Passive — пассивный вывод;
· Input — входной вывод;
· Output – выходной вывод;
· Power — вывод питания или «земли».
После выполнения всех указанных выше операций для создания интегрированного образа компонента необходимо выполнить команду Component/Validate для проверки согласованности всех данных компонента и, в случае отсутствия ошибок, сохранить компонент в текущей библиотеке командой Component Save As.
Рис.9 Пример окна создания компонента.
Для функционирования триггера были созданы библиотечные элементы микросхем и других необходимых элементов для схемы включения, которые были рассчитаны и выбраны в зависимости от количества микросхем нашего триггерного устройства.
Моделирование триггера. Временная диаграмма работы
Для моделирования работы триггера необходимо:
1. Создать библиотеку компонентов.
2. Создать и добавить в нее моделируемые компоненты.
3. Вменю «Edit» программы «Library Executive» выбратьпункт Component Attr».
Рис 10. Пример описания свойств элемента.
4. Последовательно добавить и заполнить поля таблицы.
5. Поле SimType должно содержать значение SIMCODE(A) для цифровых устройств.
6. Поле SimModel должно содержать название модели устройства.
7. Поле SimFile содержит путь к файлу модели. Его можно указать с использованием макроса {model_path}, это позволит сделать путь относительным.
8. Поле SimPins содержит информацию о ножках компонента. Она вводится в таком формате:
9. <номер_вентиля1>:[<пин1> <пин2><пин3>…<>]…<номер_вентиляN>:[<пин1> <пин2> <пин3>…<>]
10. Поле SimNetlist может содержать ключи: %D – описатель устройства (Devicedesignator);
11. %M – имя модели. Между ними вставляется две пары квадратных скобок, в которых указываются номера ножек, указанных в поле SimPins по порядку. Во второй паре квадратных скобок указываются те же ножки, но пропускается вторая и добавляются номера ножек выходов.
12. Затем последовательно добавляются поля с именами SimField1, 2, 3 и т.д. В них указываются следующие данные:
13. Propagation = - время распространения сигнала;
14. Loading и Drive = - нагрузочная способность ножек компонента;
15. Current = - потребляемый ток;
16. PWRValue = - напряжение питания;
17. GNDVALUE = - напряжение «нуля»;
18. VILValue = - входное напряжение уровня «нуля»;
19. VIHValue = - входное напряжение уровня «единицы»;
20. VOLValue = - выходное напряжение уровня «нуля»;
21. VOHValue = - выходное напряжение уровня «единицы».
Для работы модели компонента необходимо создать два файла. Первый файл (с расширением txt) содержит в себе текст модели компонента, второй – реквизиты модели.
Для запуска симуляции необходимо создать принципиальную схему моделируемого устройства:
Рис 11. Принципиальная электрическая схема моделируемого триггера.
подключить к входам источники сигналов (для каждой цепи задать порт), в пункте меню Simulate выбрать Setup. После этого запустится симулятор и откроется окно настроек моделирования. Для начала симуляции необходимо задать необходимые настройки и нажать кнопку RunAnalisys.
Рис 12. Окно настроек моделирования.
После чего модуль Mixed SignalCircuitSimulator выполнит компиляцию схемы и, если не будет обнаружено ошибок, на экран будет выведена временная диаграмма:
Рис 13. Временная диаграмма работы триггера.
Моделирование дополнительного элемента-счетчика К564ИЕ9
Счетчики
Счетчиком называется ОЭ (электронный узел), обеспечивающий выполнение микрооперации счета сигналов (импульсов), поступающих на его вход.
Счетчики выполняются на триггерах и логических элементах, количество и тип которых определяется назначением счетчика. В общем случае счетчик имеет М устойчивых состояний. Под действием входных сигналов счетчик, установленный в начальное состояние, изменяет его и сохраняет до тех пор, пока на вход не поступит следующий сигнал. Каждому состоянию счетчика соответствует порядковый номер 0, I. 2, ..., М. Если в момент времени ti счетчик находится в i-м состоянии, то оно определяет число поступивших на счетчик сигналов. Таким образом, счетчик осуществляет преобразование числоимпульсного (унитарного) кода в позиционный двоичный код.